JP2012052675A - Control apparatus, control method, and display method of oxygen combustion boiler plant - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、酸素燃焼ボイラプラントの制御装置と制御方法に関する。 The present invention relates to a control device and a control method for an oxyfuel boiler plant.
ボイラと蒸気タービンを主要構成機器とする火力発電プラントでは、地球温暖化の要因となっている二酸化炭素の排出量が他の発電方式に比べて多いことが指摘されている。 It has been pointed out that thermal power plants that have boilers and steam turbines as main components emit more carbon dioxide, which is a cause of global warming, than other power generation systems.
そこで、ボイラで燃料を燃焼させる際に、従来のように空気を用いる代わりに高純度の酸素で燃焼させる方法が提案されている。以降、この方式を酸素燃焼、空気による燃焼方法を空気燃焼と呼ぶことにする。 Therefore, a method of burning with high-purity oxygen instead of using air as in the prior art when fuel is burned in a boiler has been proposed. Hereinafter, this method is called oxygen combustion, and the combustion method using air is called air combustion.
酸素燃焼では、排ガス中の大部分が二酸化炭素になるため、排ガスから二酸化炭素を回収する際に二酸化炭素を濃縮する必要がなく、そのまま排ガスを冷却して二酸化炭素を液化・分離することが可能であり、二酸化炭素排出量削減に有効な方法の一つである。 In oxyfuel combustion, most of the exhaust gas becomes carbon dioxide, so there is no need to concentrate the carbon dioxide when recovering carbon dioxide from the exhaust gas, and the exhaust gas can be cooled as it is to liquefy and separate carbon dioxide. It is one of the effective methods for reducing carbon dioxide emissions.
また、空気中の約8割を占める窒素がボイラへ供給されないため、空気中の窒素から発生する窒素酸化物(サーマルNOx)が発生しなくなり、窒素酸化物の低減効果も期待される。 In addition, since about 80% of nitrogen in the air is not supplied to the boiler, nitrogen oxide (thermal NOx) generated from nitrogen in the air is not generated, and a reduction effect of nitrogen oxide is also expected.
酸素燃焼ボイラは空気の代わりに高純度の酸素を用いて燃焼させるが、酸素のみでは火炎温度が高温になりすぎてバーナやボイラ火炉壁面が損傷する恐れがあるため、ボイラ排ガスの一部を循環させて酸素と混合して燃焼させる方式が提案されている。 Oxyfuel boilers are burned using high-purity oxygen instead of air, but oxygen alone circulates part of the boiler exhaust gas because the flame temperature becomes too high and the burner and boiler furnace wall surfaces may be damaged. A method of mixing and burning with oxygen has been proposed.
特許文献1には、ボイラの全体収熱量が目標収熱量になるようにボイラ排ガスの循環ガス流量を制御する方法、酸素を循環排ガスに混合してボイラ本体に供給する系統と酸素を直接ボイラ本体に供給する系統とを設け、両系統に供給する酸素の流量割合を変更することによりボイラ本体の収熱量を制御することが述べられている。 Patent Document 1 discloses a method of controlling the circulating gas flow rate of boiler exhaust gas so that the total heat recovery amount of the boiler becomes a target heat recovery amount, a system for supplying oxygen to the boiler main body by mixing oxygen with the circulating exhaust gas, and oxygen directly in the boiler main body. It is described that the heat recovery amount of the boiler body is controlled by changing the flow rate ratio of oxygen supplied to both systems.
また、起動時には空気燃焼で起動し、所定の負荷で酸素燃焼に切替える方法が提案されており、特許文献2には、起動時にはボイラ本体の出口酸素濃度が出口酸素濃度設定値と等しくなるよう大気の流量を調節し、起動完了後には、ボイラ本体の出口酸素濃度が出口酸素濃度設定値と等しくなるよう高純度酸素製造装置から供給される酸素の流量を調節し、且つボイラ本体の入口酸素濃度が入口酸素濃度設定値と等しくなるよう排ガス循環流量を調節する方法が述べられている。 Further, a method of starting with air combustion at startup and switching to oxyfuel combustion with a predetermined load has been proposed. Patent Document 2 discloses that the outlet oxygen concentration of the boiler body is equal to the outlet oxygen concentration set value at startup. After the start-up is completed, the flow rate of oxygen supplied from the high-purity oxygen production device is adjusted so that the outlet oxygen concentration of the boiler body becomes equal to the outlet oxygen concentration set value, and the inlet oxygen concentration of the boiler body Describes a method of adjusting the exhaust gas circulation flow rate so that becomes equal to the inlet oxygen concentration set value.
酸素燃焼方式のボイラでは、供給ガス中の酸素量と排ガス再循環量を独立に変化させることができる。これらの量を適切に制御することが、プラントの安定かつ安全な運転につながる。 In an oxyfuel boiler, the amount of oxygen in the supply gas and the amount of exhaust gas recirculation can be changed independently. Proper control of these quantities leads to stable and safe operation of the plant.
石炭搬送用のガスにおける酸素濃度が高いと、ボイラの火炉よりも前に燃焼が始まり、石炭搬送用の配管が損傷する可能性がある。また、バーナに供給される酸素量が少ないと、ボイラの火炉で石炭が燃焼せず、失火する可能性がある。石炭搬送用配管の損傷、及び失火が起きないように、石炭搬送用のガス、及び燃焼調整用の気体の排ガスと酸素の混合量を適切に制御する必要がある。 If the oxygen concentration in the coal transport gas is high, combustion starts before the boiler furnace, and the coal transport piping may be damaged. Further, if the amount of oxygen supplied to the burner is small, coal may not be burned in the boiler furnace and there is a possibility of misfire. It is necessary to appropriately control the amount of mixed gas between the coal transportation gas and the combustion adjustment gas exhaust gas and oxygen so that the coal transportation piping is not damaged and misfire occurs.
また、ボイラを効率良く運転するには、ボイラ火炉内の燃焼温度を設計値に維持することも重要である。ボイラ火炉内の燃焼温度は、石炭搬送用のガス,燃焼調整用の気体,アフタエアポートに供給する気体に依存するため、これらの気体の排ガスと酸素の混合量を適切に制御する必要がある。 In order to operate the boiler efficiently, it is also important to maintain the combustion temperature in the boiler furnace at the design value. Since the combustion temperature in the boiler furnace depends on the gas for transporting coal, the gas for adjusting the combustion, and the gas supplied to the after-air port, it is necessary to appropriately control the mixed amount of the exhaust gas and oxygen of these gases.
前述の特許文献には、石炭搬送用のガス,燃焼調整用の気体、及びアフタエアポートに供給する気体それぞれの排ガスと酸素をどのように混合すればよいかについては記載されていない。 The above-mentioned patent document does not describe how to mix the exhaust gas and oxygen of the gas for coal transportation, the gas for combustion adjustment, and the gas supplied to the after-air port.
本発明の目的は、燃焼速度及び燃焼温度が予め設定した値と一致するように、排ガス再循環流量と酸素流量を決定することが可能な制御装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a control device capable of determining the exhaust gas recirculation flow rate and the oxygen flow rate so that the combustion speed and the combustion temperature coincide with preset values.
空気中よりも高濃度の酸素を含む気体及び空気中よりも高濃度の二酸化炭素を含む気体を用いて、バーナとエアポートで燃料を燃焼させて蒸気を発生させるボイラと、前記二酸化炭素を含む気体としてボイラ排ガスの一部を循環排ガスとして用いるための排ガス循環手段と、前記ボイラの排ガス中の二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収手段とを備えた酸素燃焼ボイラプラントの制御装置において、燃料を搬送する配管、又はバーナ出口近傍における燃料の燃焼速度を計算する燃焼速度計算手段と、ボイラ火炉部の燃焼温度を計算する燃焼温度計算手段と、前記燃焼速度と前記燃焼温度が予め定められた設定値を満足するように、前記バーナとエアポートに供給する排ガス再循環の量と酸素の量を決定する酸素流量及び排ガス再循環量決定手段を備えたことを特徴とする酸素燃焼ボイラプラントの制御装置。 Using a gas containing oxygen at a higher concentration than in air and a gas containing carbon dioxide at a higher concentration than in air, a boiler that generates fuel by burning fuel at a burner and an air port, and a gas containing the carbon dioxide In the control device of the oxyfuel boiler plant, which includes an exhaust gas circulation means for using a part of boiler exhaust gas as a circulating exhaust gas, and a carbon dioxide recovery means for recovering carbon dioxide in the exhaust gas of the boiler, the fuel is conveyed Combustion rate calculation means for calculating the combustion rate of fuel in the vicinity of the piping or burner outlet, combustion temperature calculation means for calculating the combustion temperature of the boiler furnace section, and predetermined values for setting the combustion rate and the combustion temperature. In order to satisfy, the oxygen flow rate and the exhaust gas recirculation amount determining means for determining the exhaust gas recirculation amount and oxygen amount supplied to the burner and the air port. Controller of oxyfuel combustion boiler plant, characterized in that it comprises a.
本発明によれば、燃焼速度及び燃焼温度が予め設定した値と一致するように、排ガス再循環流量と酸素流量を決定することができる。 According to the present invention, the exhaust gas recirculation flow rate and the oxygen flow rate can be determined so that the combustion rate and the combustion temperature coincide with preset values.
以下、第一の実施形態について、図を参照しながら説明する。図1は石炭を燃料とする発電プラントを例に本発明の実施形態を示したものである。本発明の制御装置400は制御対象プラントからプロセス値の計測情報1を受け取り、これを使用して制御装置400内に予めプログラムされた演算を行って酸素燃焼ボイラプラント100への操作指令信号(制御信号)を送信する。プラントは受け取った操作指令信号に従って、例えばバルブの開度やダンパ開度といったアクチュエータを動作させてプラントの状態をコントロールしている。 The first embodiment will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention taking a power plant using coal as fuel as an example. The control device 400 of the present invention receives the process value measurement information 1 from the plant to be controlled, and uses this to perform a preprogrammed operation in the control device 400 to perform an operation command signal (control) to the oxyfuel boiler plant 100. Signal). The plant controls the state of the plant by operating an actuator such as a valve opening or a damper opening in accordance with the received operation command signal.
本実施例はボイラ200,ボイラ200で発生させた蒸気により駆動する蒸気タービン300を主構成要素とする火力発電プラントである(発電機は図示していない)。制御装置400は中央給電指令所からの負荷要求指令を受信し、これに基づいてプラントを指定された負荷(発電出力)状態に制御する。蒸気加減弁254の弁開度を調節することで、タービン300へ導かれる主蒸気251の蒸気流量が変化し発電出力が変化する。 The present embodiment is a thermal power plant having a boiler 200 and a steam turbine 300 driven by steam generated by the boiler 200 as main components (a generator is not shown). The control device 400 receives a load request command from the central power supply command station, and controls the plant to a designated load (power generation output) state based on this command. By adjusting the valve opening degree of the steam control valve 254, the steam flow rate of the main steam 251 guided to the turbine 300 changes, and the power generation output changes.
その他にも水・蒸気系統には、蒸気タービン300から出た蒸気を冷却して液体にする復水器310、復水器310で冷却された水をボイラ給水として再びボイラ200へ送り込む給水ポンプ320がある。また、図示していないが、実際のプラントには蒸気タービン300の途中段から抜き出した一部の蒸気(抽気)を加熱源としてボイラ給水を予熱する給水加熱器もある。 In addition, the water / steam system includes a condenser 310 that cools the steam emitted from the steam turbine 300 into a liquid, and a water supply pump 320 that feeds water cooled by the condenser 310 back to the boiler 200 as boiler feed water. There is. Although not shown in the drawings, an actual plant also includes a feed water heater that preheats boiler feed water using a part of steam (extracted air) extracted from an intermediate stage of the steam turbine 300 as a heating source.
一方、ボイラから排出される排ガス380の系統には、ガス予熱器330,排ガスを浄化するための排ガス処理装置340,排ガス中の二酸化炭素を冷却・液化して回収するCO2回収装置350(二酸化炭素回収装置),二酸化炭素を回収した後の残りの窒素と酸素が主体のガスである窒素・酸素主体ガス351を放出する煙突370がある。 On the other hand, the system of exhaust gas 380 discharged from the boiler includes a gas preheater 330, an exhaust gas treatment device 340 for purifying exhaust gas, and a CO 2 recovery device 350 (cooling dioxide) that cools and liquefies carbon dioxide in the exhaust gas. And a chimney 370 that discharges a nitrogen / oxygen main gas 351, which is a gas mainly composed of the remaining nitrogen and oxygen after recovering carbon dioxide.
本実施例は従来のボイラが燃料を空気で燃焼させていたのに対して、空気の代わりに高純度の酸素を含むガスを用いて燃焼させる酸素燃焼方式のボイラ及び酸素燃焼方式のボイラを含むプラントを対象としている。 The present embodiment includes an oxyfuel combustion boiler and an oxyfuel combustion boiler that use a gas containing high-purity oxygen instead of air, whereas a conventional boiler burns fuel with air. Intended for plants.
そのため、図1に示したように、空気を窒素主体のガスと、酸素主体のガスに分離して高濃度の酸素を製造する酸素製造装置360を備えている。酸素製造装置は空気を冷却して酸素と窒素の沸点の違いを利用して分離する方式である。本実施例は酸素製造の方法に依存するものではなく、窒素分子と酸素分子の大きさの違いを利用して分離する膜分離方式など、他の方法でもよい。 Therefore, as shown in FIG. 1, an oxygen production apparatus 360 for producing high-concentration oxygen by separating air into a nitrogen-based gas and an oxygen-based gas is provided. The oxygen production apparatus is a system in which air is cooled and separated using the difference between the boiling points of oxygen and nitrogen. This embodiment does not depend on the oxygen production method, and may be another method such as a membrane separation method that uses a difference in size between nitrogen molecules and oxygen molecules.
酸素製造装置360では空気363を高純度の酸素ガス362と窒素主体の窒素主体ガス361に分離し、窒素主体ガス361は煙突370から大気に放出される。 The oxygen production apparatus 360 separates the air 363 into a high-purity oxygen gas 362 and a nitrogen-based nitrogen-based gas 361, and the nitrogen-based gas 361 is released from the chimney 370 to the atmosphere.
空気の代わりに高純度の酸素のみを用いて燃焼させると、火炎の温度が高温になり過ぎるため燃料を燃焼させるバーナやボイラ壁面が損傷する可能性がある。そのため、酸素製造装置360で製造した高純度の酸素ガス362をボイラから排出される排ガスの一部である循環排ガス390と混合してバーナ210へ供給する。 If combustion is performed using only high-purity oxygen instead of air, the temperature of the flame becomes too high, and there is a possibility that the burner or boiler wall surface that burns fuel may be damaged. Therefore, the high-purity oxygen gas 362 produced by the oxygen production apparatus 360 is mixed with the circulating exhaust gas 390 that is part of the exhaust gas discharged from the boiler and supplied to the burner 210.
循環排ガス390は排ガス処理装置340で浄化された後のガスの一部を取り出し、ガス予熱器330で昇温させる。循環排ガス流量調整弁391の開度を変化させることで循環排ガスの流量を調節する。 Circulating exhaust gas 390 takes out part of the gas after being purified by exhaust gas treatment device 340 and raises the temperature by gas preheater 330. The flow rate of the circulating exhaust gas is adjusted by changing the opening degree of the circulating exhaust gas flow rate adjustment valve 391.
燃料である石炭398は燃料供給量調整弁399を介して石炭粉砕機397(ミル)に送られる。石炭粉砕機397で粉末(微粉炭)となり、ガスで搬送されてバーナ210に供給される。 Coal 398 as fuel is sent to a coal pulverizer 397 (mill) via a fuel supply amount adjustment valve 399. It is converted into powder (pulverized coal) by the coal pulverizer 397, conveyed by gas, and supplied to the burner 210.
バーナ210には、石炭と石炭搬送用のガスの混合物396cと、燃焼調整用の気体396bが供給される。また、バーナ210の上部にはアフタエアポート220が配置され、アフタエアポート220には気体396aが供給される。 The burner 210 is supplied with a mixture 396c of coal and coal transport gas and a gas 396b for combustion adjustment. Further, an after air port 220 is disposed above the burner 210, and a gas 396 a is supplied to the after air port 220.
石炭搬送用のガス,燃焼調整用の気体,アフタエアポートに供給される気体は、排ガスと酸素を混合した気体である。混合する排ガスと酸素の量は、酸素流量調整弁211(211a,211b,211c),排ガス再循環量調節弁213(213a,213b,213c)を調整して制御できる。また、排ガスと酸素は、気体混合部395(395a,395b,395c)で混合される。 The gas for transporting coal, the gas for adjusting combustion, and the gas supplied to the after-air port are mixed gases of exhaust gas and oxygen. The amount of exhaust gas and oxygen to be mixed can be controlled by adjusting the oxygen flow rate adjustment valve 211 (211a, 211b, 211c) and the exhaust gas recirculation amount adjustment valve 213 (213a, 213b, 213c). Moreover, exhaust gas and oxygen are mixed by the gas mixing part 395 (395a, 395b, 395c).
次にボイラの構成について説明する。 Next, the configuration of the boiler will be described.
燃料を燃焼させるバーナがある火炉は炉内が高温になるため、壁面全体を冷却すると共に燃焼ガスの熱を回収する水壁230と呼ばれる冷却壁がある。ボイラ200内には他にも節炭器290,1次過熱器280,2次過熱器240,3次過熱器250,4次過熱器260からなる熱交換器があり、これらによって燃焼ガスの熱を回収して高温蒸気を生成する。 Since a furnace having a burner for burning fuel has a high temperature inside the furnace, there is a cooling wall called a water wall 230 that cools the entire wall surface and collects the heat of the combustion gas. In the boiler 200, there are other heat exchangers including a economizer 290, a primary superheater 280, a secondary superheater 240, a tertiary superheater 250, and a quaternary superheater 260. Is recovered to produce high-temperature steam.
尚、図中には記載していないが、プラントには、ガスの組成,温度,圧力や、蒸気の温度,圧力などを計測するためのセンサーが多数配置されており、この計測結果は計測情報1として制御装置400に送信される。 Although not shown in the figure, the plant has many sensors for measuring gas composition, temperature, pressure, steam temperature, pressure, etc., and this measurement result is measured information. 1 is transmitted to the control device 400.
図2(a)に示すように、蒸気の流れとしては、ボイラ給水はまず節炭器290に導かれ、その後水壁230,1次過熱器280,2次過熱器240,3次過熱器250,4次過熱器260の順に通って昇温され、主蒸気251となって蒸気タービン300へ入る。高圧蒸気タービン300で仕事をした蒸気は復水器310で液体となり、給水ポンプ320で再びボイラへ送られるというサイクルである。また、ボイラのバーナ210は図2(b)に示すように火炉前後に水平方向に複数本、高さ方向に複数段設置し、アフタエアポートは、火炉前後に水平方向に複数本配置するのが一般的である。以下、アフタエアポートが配置されている高さを火炉上部、バーナが配置されている高さを火炉下部と呼ぶ。 As shown in FIG. 2 (a), as steam flow, boiler feed water is first guided to the economizer 290, and then the water wall 230, the primary superheater 280, the secondary superheater 240, and the tertiary superheater 250. , And the fourth superheater 260 in this order, the temperature is raised, and the main steam 251 enters the steam turbine 300. In this cycle, the steam that has worked in the high-pressure steam turbine 300 becomes liquid in the condenser 310 and is sent again to the boiler by the feed water pump 320. As shown in FIG. 2 (b), a plurality of boiler burners 210 are installed in the horizontal direction before and after the furnace in a plurality of stages in the height direction, and a plurality of after air ports are arranged in the horizontal direction before and after the furnace. It is common. Hereinafter, the height at which the after-airport is disposed is referred to as the upper portion of the furnace, and the height at which the burner is disposed is referred to as the lower portion of the furnace.
次に、本実施例に関する制御装置400の構成と機能について説明する。制御装置400は基本的に中央給電指令所からの負荷要求指令に基づいてプラントを制御している。本実施例の制御装置の目的は、石炭搬送用のガス,燃焼調整用の気体,アフタエアポートに供給する気体における排ガスと酸素の混合量を適切に制御することにあるので、図1にはその制御ロジックを記載している。 Next, the configuration and function of the control device 400 relating to the present embodiment will be described. The control device 400 basically controls the plant based on a load request command from the central power supply command station. The purpose of the control device of the present embodiment is to appropriately control the amount of mixed exhaust gas and oxygen in coal transport gas, combustion adjustment gas, and gas supplied to the after-air port. The control logic is described.
石炭搬送用のガスにおける酸素濃度が高いと、ボイラの火炉よりも前に燃焼が始まり、石炭搬送配管が損傷する可能性がある。また、バーナ210に供給される酸素量が少ないと、ボイラの火炉で石炭が燃焼せず、失火する可能性がある。石炭搬送配管の損傷、及び失火が発生しないように、石炭搬送用のガス、及び燃焼調整用の気体の排ガスと酸素の混合量を適切に制御する必要がある。 If the oxygen concentration in the coal transportation gas is high, combustion starts before the boiler furnace, and the coal transportation piping may be damaged. In addition, if the amount of oxygen supplied to the burner 210 is small, coal may not be burned in the boiler furnace and misfire may occur. It is necessary to appropriately control the mixing amount of the coal transportation gas and the exhaust gas of the gas for combustion adjustment and oxygen so that the coal transportation piping is not damaged and misfire occurs.
また、ボイラを効率良く運転するには、ボイラ火炉内の燃焼温度を設計値に維持することも重要である。ボイラ火炉内の燃焼温度は、石炭搬送用のガス,燃焼調整用の気体,アフタエアポートに供給する気体に依存するため、これらの気体の排ガスと酸素の混合量を適切に制御する必要がある。 In order to operate the boiler efficiently, it is also important to maintain the combustion temperature in the boiler furnace at the design value. Since the combustion temperature in the boiler furnace depends on the gas for transporting coal, the gas for adjusting the combustion, and the gas supplied to the after-air port, it is necessary to appropriately control the mixed amount of the exhaust gas and oxygen of these gases.
そこで、本実施例の制御装置400には、燃焼速度計算手段500,燃焼温度計算手段600を備え、燃焼速度及び燃焼温度が予め設定した値と一致するように、排ガスと酸素の混合量を決定する。 Therefore, the control device 400 of the present embodiment includes a combustion rate calculation unit 500 and a combustion temperature calculation unit 600, and determines the mixing amount of exhaust gas and oxygen so that the combustion rate and the combustion temperature coincide with preset values. To do.
石炭搬送用ガスと石炭の混合物、及びバーナ部の気体の燃焼速度を制御することで、ボイラの火炉よりも前に燃焼が始まること、及び失火することを抑制する。また、ボイラ火炉内の燃焼温度を制御することで、ボイラを効率良く運転する。 By controlling the combustion speed of the coal conveying gas and coal and the gas burning rate of the burner part, it is possible to prevent combustion from starting before the boiler furnace and misfire. In addition, the boiler is operated efficiently by controlling the combustion temperature in the boiler furnace.
燃焼速度計算手段500、及び燃焼温度計算手段600は、それぞれ計測情報1、及びキーボード411とマウス412から成る外部入力装置410からの外部入力信号2を用いて、燃焼速度計算手段500の燃焼速度計算結果である燃焼速度3、及び燃焼温度計算手段600の燃焼温度計算結果である燃焼温度4を出力する。燃焼速度3、及び燃焼温度4は画像表示装置420に出力され、リアルタイムで燃焼速度と燃焼温度を監視できる。 The combustion rate calculation unit 500 and the combustion temperature calculation unit 600 use the measurement information 1 and the external input signal 2 from the external input device 410 including the keyboard 411 and the mouse 412, respectively, to calculate the combustion rate of the combustion rate calculation unit 500. A combustion speed 3 as a result and a combustion temperature 4 as a combustion temperature calculation result of the combustion temperature calculation means 600 are output. The combustion speed 3 and the combustion temperature 4 are output to the image display device 420, and the combustion speed and the combustion temperature can be monitored in real time.
酸素流量と排ガス流量を決定する酸素流量及び排ガス再循環量決定手段700は、燃焼速度3,燃焼温度4,外部入力信号2、及び計測情報1を用いて、酸素流量指令値5、及び排ガス再循環量指令値6を出力する。 The oxygen flow rate and exhaust gas recirculation amount determination means 700 for determining the oxygen flow rate and the exhaust gas flow rate uses the combustion speed 3, the combustion temperature 4, the external input signal 2 and the measurement information 1 to determine the oxygen flow rate command value 5 and the exhaust gas recirculation amount. The circulation amount command value 6 is output.
酸素流量調節弁制御手段800は、石炭搬送用のガス,燃焼調整用の気体,アフタエアポートに供給する気体に含まれる酸素流量が酸素流量指令値5と一致するように、酸素流量調節弁211a,211b,211cの操作信号7を出力する。また、排ガス再循環量調節弁制御手段810は、石炭搬送用のガス,燃焼調整用の気体,アフタエアポートに供給する気体に含まれる排ガス流量が排ガス再循環流量指令値6と一致するように、排ガス再循環量調節弁213a,213b,213cの操作信号8を出力する。 The oxygen flow rate control valve control means 800 includes an oxygen flow rate control valve 211a, a gas for coal transportation, a gas for combustion adjustment, and an oxygen flow rate control valve 211a, so that the oxygen flow rate contained in the gas supplied to the after-air port matches the oxygen flow rate command value 5. The operation signal 7 of 211b, 211c is output. Further, the exhaust gas recirculation amount control valve control means 810 is configured so that the exhaust gas flow rate contained in the coal transport gas, the combustion adjustment gas, and the gas supplied to the after air port matches the exhaust gas recirculation flow rate command value 6. An operation signal 8 for the exhaust gas recirculation amount control valves 213a, 213b, and 213c is output.
なお、図2(b)を用いて述べたように、ボイラにはバーナ、およびアフタエアポートが複数本設置される。酸素及び排ガスの配管が複雑になり、流量調節弁が多数必要になるという短所があるが、よりきめ細かな制御を実現するために、段毎または1本毎の酸素量や排ガス量をそれぞれ調節することも可能である。 As described with reference to FIG. 2B, the boiler is provided with a plurality of burners and after-air ports. Although the piping of oxygen and exhaust gas becomes complicated and many flow control valves are necessary, in order to realize finer control, the oxygen amount and exhaust gas amount for each stage or each line are adjusted respectively. It is also possible.
制御装置400の動作フローチャートを図3に示す。図3に示すように、本フローチャートはステップ1000,1010,1020,1030を組み合わせて実行する。 An operation flowchart of the control device 400 is shown in FIG. As shown in FIG. 3, this flowchart is executed by combining Steps 1000, 1010, 1020, and 1030.
まず、ステップ1000では、計測情報1を取得し、制御装置400内に取り込む。ステップ1010では、燃焼速度計算手段500,燃焼温度計算手段600を動作させ、燃焼速度3と燃焼温度4を計算する。ステップ1020では、酸素流量及び排ガス再循環量決定手段700を動作させ、酸素流量指令値5と排ガス再循環流量指令値6を計算する。ステップ1030では、酸素流量調節弁制御手段800、及び排ガス再循環量調節弁制御手段810を動作させ、操作信号7,操作信号8を酸素燃焼ボイラプラント100に送信して流量調節弁(211a,211b,211c,213a,213b,213c)を操作する。ステップ1000〜1030は、計測情報1を取得する周期、もしくは予め設定した周期で繰り返し実施する。 First, in step 1000, the measurement information 1 is acquired and taken into the control device 400. In step 1010, the combustion speed calculation means 500 and the combustion temperature calculation means 600 are operated to calculate the combustion speed 3 and the combustion temperature 4. In step 1020, the oxygen flow rate and exhaust gas recirculation amount determining means 700 is operated, and the oxygen flow rate command value 5 and the exhaust gas recirculation flow rate command value 6 are calculated. In step 1030, the oxygen flow rate control valve control means 800 and the exhaust gas recirculation amount control valve control means 810 are operated, and the operation signal 7 and the operation signal 8 are transmitted to the oxyfuel boiler plant 100 and the flow rate control valves (211a, 211b). , 211c, 213a, 213b, 213c). Steps 1000 to 1030 are repeatedly performed at a period for acquiring the measurement information 1 or at a preset period.
次に、燃焼速度計算手段500、及び燃焼温度計算手段600の実施例を、図4を用いて説明する。 Next, examples of the combustion rate calculation means 500 and the combustion temperature calculation means 600 will be described with reference to FIG.
図4(a)に示すように、燃焼速度計算手段500は、燃焼速度計算モデル510で構成する。 As shown in FIG. 4 (a), the combustion rate calculation means 500 includes a combustion rate calculation model 510.
燃焼速度計算モデル510は、燃料情報,気体情報,設計情報に基づいて給炭系の燃焼速度、及びバーナ部の燃焼速度を計算する。ここで、燃料情報とは、燃料の性状,燃料の濃度,燃料の粒径,燃料の温度など、燃料(石炭)の特徴を示す量である。気体情報とは、気体の濃度,気体の性質(比熱など),気体の成分(含有酸素量など)など、気体の特徴を示す量である。また、設計情報とは、バーナの形状,ボイラの形状など、プラントの特徴を示す量である。 The combustion speed calculation model 510 calculates the combustion speed of the coal supply system and the combustion speed of the burner section based on the fuel information, gas information, and design information. Here, the fuel information is an amount indicating characteristics of the fuel (coal) such as fuel properties, fuel concentration, fuel particle size, and fuel temperature. The gas information is an amount indicating the characteristics of the gas, such as gas concentration, gas properties (specific heat, etc.), gas components (oxygen content, etc.). The design information is an amount indicating the characteristics of the plant such as the shape of the burner and the shape of the boiler.
燃料情報,気体情報,設計情報を用いて、燃焼速度計算モデル510では例えば3次元燃焼数値解析技術を用いて、燃焼速度を計算する。ここで、3次元燃焼解析技術とは、バーナ,ボイラを3次元のメッシュに分割して、各メッシュで物理式に基づいて燃焼状態を数値解析する技術である。本実施例では、3次元燃焼解析の方法に特徴がある訳ではなく公知の解析技術を用いることができるので、ここでは具体的な計算アルゴリズムについては省略する。また、燃焼速度計算モデル510は、複数の燃料情報,気体情報,設計情報に対して、先に述べた3次元燃焼解析を実施した結果をデータベースに保存しておき、現在の運転条件に最も適合する計算結果を出力するように構成することもできる。 Using the fuel information, gas information, and design information, the combustion rate calculation model 510 calculates the combustion rate using, for example, a three-dimensional combustion numerical analysis technique. Here, the three-dimensional combustion analysis technique is a technique in which the burner and the boiler are divided into three-dimensional meshes, and the combustion state is numerically analyzed based on a physical equation with each mesh. In the present embodiment, the method of the three-dimensional combustion analysis is not characteristic, and a known analysis technique can be used. Therefore, a specific calculation algorithm is omitted here. The combustion speed calculation model 510 stores the results of the above-described three-dimensional combustion analysis for a plurality of fuel information, gas information, and design information in a database, and is most suitable for the current operating conditions. It can also be configured to output a calculation result.
図4(b)に示すように、燃焼温度計算手段600は、燃焼速度計算モデル610で構成する。燃焼速度計算モデル610は、先に述べた燃焼温度計算モデル510と同様の方法で、ボイラ火炉の燃焼温度を計算する。 As shown in FIG. 4B, the combustion temperature calculation means 600 is composed of a combustion rate calculation model 610. The combustion rate calculation model 610 calculates the combustion temperature of the boiler furnace in the same manner as the combustion temperature calculation model 510 described above.
次に、酸素流量及び排ガス再循環量決定手段700の実施例を、図5を用いて説明する。図5において、「バーナ1次」とは石炭搬送用の気体、「バーナ2次」とは燃焼調整用の気体、「AAP」とはアフタエアポートに供給する気体を意味する。 Next, an embodiment of the oxygen flow rate and exhaust gas recirculation amount determining means 700 will be described with reference to FIG. In FIG. 5, “burner primary” means a gas for transporting coal, “burner secondary” means a gas for combustion adjustment, and “AAP” means a gas supplied to the after-air port.
また、加減算器730は、図中「+」の記号で記載した信号を加算し、「−」の記号で記載した信号を減算するモジュールである。関数発生器710(Function Generator)は、入力信号をxとすると、関数f(x)を出力するモジュールである。比例積分制御器720は、入力信号をx′とすると、Px′+(1/I)∫x′dtの比例積分演算した結果を出力するモジュールである。ここで、Pは比例ゲイン、Iは積分時間である。 The adder / subtractor 730 is a module that adds signals indicated by a symbol “+” in the figure and subtracts a signal indicated by a symbol “−”. The function generator 710 (Function Generator) is a module that outputs a function f (x), where x is an input signal. The proportional-integral controller 720 is a module that outputs the result of proportional-integral calculation of Px ′ + (1 / I) ∫x′dt, where x ′ is an input signal. Here, P is a proportional gain, and I is an integration time.
また、設定値1〜6は、オペレータが外部入力装置410を用いて設定する値である。設定値1は給炭系燃焼速度の目標値、設定値2はバーナ部燃焼速度の目標値、設定値3はボイラ入口酸素平均濃度の目標値、設定値4は火炉上部燃焼温度の目標値、設定値5は火炉下部燃焼温度の目標値、設定値6はボイラ出口酸素平均濃度の目標値である。 The set values 1 to 6 are values set by the operator using the external input device 410. Set value 1 is the target value of the coal feed combustion rate, Set value 2 is the target value of the burner section combustion rate, Set value 3 is the target value of the boiler inlet oxygen average concentration, Set value 4 is the target value of the furnace upper combustion temperature, The set value 5 is a target value for the furnace lower combustion temperature, and the set value 6 is a target value for the boiler outlet oxygen average concentration.
関数発生器710は、負荷要求信号に基づいて、排ガス、及び酸素流量の基準量を出力する。関数発生器710aはバーナ1次排ガス再循環量の基準値、関数発生器710bはバーナ2次排ガス再循環量の基準値、関数発生器710cは排ガス再循環量総量の基準値、関数発生器710dはAAP酸素流量の基準値、関数発生器710eはバーナ2次酸素流量の基準値、関数発生器710fは酸素流量総量の基準値をそれぞれ出力する。 The function generator 710 outputs a reference amount for the exhaust gas and the oxygen flow rate based on the load request signal. The function generator 710a is a reference value for the burner primary exhaust gas recirculation amount, the function generator 710b is the reference value for the burner secondary exhaust gas recirculation amount, the function generator 710c is the reference value for the total exhaust gas recirculation amount, and the function generator 710d. Is a reference value of the AAP oxygen flow rate, the function generator 710e is a reference value of the burner secondary oxygen flow rate, and the function generator 710f is a reference value of the total oxygen flow rate.
比例積分制御器720は、燃焼速度,燃焼温度,酸素濃度がその目標値と一致するように、各排ガス量,酸素流量を補正するように動作する。 Proportional integral controller 720 operates to correct each exhaust gas amount and oxygen flow rate so that the combustion speed, combustion temperature, and oxygen concentration match the target values.
比例積分制御器720aは、給炭系燃焼速度が、その設定値と一致するように、バーナ1次排ガス再循環量を補正する。比例積分制御器720bは、バーナ部燃焼速度がその設定値と一致するように、バーナ2次排ガス再循環量を補正する。比例積分制御器720cは、ボイラ入口酸素平均濃度がその設定値と一致するように、排ガス再循環量の総量を補正する。補正された排ガス再循環量から、バーナ1次排ガス再循環量とバーナ2次排ガス再循環量を減じることで、AAP排ガス再循環量を決定する。 The proportional integral controller 720a corrects the burner primary exhaust gas recirculation amount so that the coal feed combustion speed matches the set value. The proportional integral controller 720b corrects the burner secondary exhaust gas recirculation amount so that the burner portion combustion speed matches the set value. The proportional integral controller 720c corrects the total amount of exhaust gas recirculation so that the boiler inlet oxygen average concentration matches the set value. The AAP exhaust gas recirculation amount is determined by subtracting the burner primary exhaust gas recirculation amount and the burner secondary exhaust gas recirculation amount from the corrected exhaust gas recirculation amount.
比例積分制御器720dは、火炉上部燃焼温度が、その設定値と一致するように、AAP酸素流量を補正する。比例積分制御器720eは、火炉下部燃焼温度がその設定値と一致するように、バーナ2次酸素流量を補正する。比例積分制御器720fは、ボイラ出口酸素平均濃度がその設定値と一致するように、酸素流量の総量を補正する。補正された酸素流量から、AAP酸素流量とバーナ2次酸素流量を減じることで、バーナ1次酸素流量を決定する。 The proportional integration controller 720d corrects the AAP oxygen flow rate so that the furnace upper combustion temperature matches the set value. The proportional integration controller 720e corrects the burner secondary oxygen flow rate so that the lower furnace combustion temperature matches the set value. The proportional integration controller 720f corrects the total oxygen flow rate so that the boiler outlet oxygen average concentration matches the set value. The burner primary oxygen flow rate is determined by subtracting the AAP oxygen flow rate and the burner secondary oxygen flow rate from the corrected oxygen flow rate.
尚、酸素流量及び排ガス再循環量決定手段700の実施方法は図5に示したロジックに限定されるものではなく、燃焼速度,燃焼温度がその目標値と一致するように排ガス量,酸素流量を決定するロジックであれば良い。 The method of implementing the oxygen flow rate and exhaust gas recirculation amount determining means 700 is not limited to the logic shown in FIG. 5, but the exhaust gas amount and oxygen flow rate are adjusted so that the combustion speed and combustion temperature coincide with the target values. Any logic can be used.
次に、図6を用いて、本発明の第一の実施形態における制御装置を動作させた結果の例を説明する。本実施例では、給炭系燃焼速度の制御について説明する。 Next, an example of a result obtained by operating the control device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, control of the coal feed combustion speed will be described.
時刻t1以前は、比例積分制御器を動作させず、酸素流量及び排ガス流量は負荷要求指令に基づいた基準量となる。給炭系の燃焼速度は、その設定値よりも高い状態で推移したとする。 Prior to time t1, the proportional integral controller is not operated, and the oxygen flow rate and the exhaust gas flow rate become reference amounts based on the load request command. It is assumed that the combustion rate of the coal supply system has changed in a state higher than the set value.
時刻t1にて、比例積分制御器を動作させることで、排ガス再循環量が増加し、給炭系燃焼速度がその設定値と一致する。本発明の制御装置を用いることで、本実施例のように燃焼速度を制御できる。図を用いての説明は省略するが、本実施例と同様に、燃焼温度も制御することが可能である。 By operating the proportional-plus-integral controller at time t1, the exhaust gas recirculation amount increases, and the coal feed combustion speed matches the set value. By using the control device of the present invention, the combustion speed can be controlled as in this embodiment. Although not described with reference to the drawings, the combustion temperature can also be controlled as in this embodiment.
図7は、画像表示装置420に表示される画面の実施例を説明する図である。 FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a screen displayed on the image display device 420.
表示欄431には、給炭系、及びバーナ部の燃焼速度の計算結果と設定値を表示してある。また、給炭系で発火しない燃焼速度の範囲、及びバーナ部で失火しない燃焼速度の範囲を、それぞれ推奨範囲として表示する。これらの情報を常時監視することで、プラントが安全に運転できているかどうかを確認できる。また、外部入力装置410を用いて、欄432に燃焼速度の設定値を入力することで、燃焼速度の設定値を変更できる。この変更した値は、図5の設定値1、及び設定値2の値に反映される。 In the display column 431, the calculation result and set value of the combustion rate of the coal supply system and the burner section are displayed. Moreover, the range of the combustion speed which does not ignite by a coal supply system, and the range of the combustion speed which does not misfire by a burner part are each displayed as a recommended range. By constantly monitoring these pieces of information, it can be confirmed whether the plant is operating safely. In addition, the setting value of the combustion speed can be changed by inputting the setting value of the combustion speed in the column 432 using the external input device 410. This changed value is reflected in the values of the setting value 1 and the setting value 2 in FIG.
表示欄433には、火炉上部、及び火炉下部の燃焼温度の計算結果と設定値を表示してある。また、効率良く運転できる燃焼温度の範囲を、それぞれ推奨範囲として表示する。これらの情報を常時監視することで、プラントが高効率で運転できているかどうかを確認できる。また、外部入力装置410を用いて、欄434に燃焼温度の設定値を入力することで、燃焼速度の設定値を変更できる。この変更した値は、図5の設定値4、及び設定値5の値に反映される。 In the display column 433, the calculation result and set value of the combustion temperature of the upper part of the furnace and the lower part of the furnace are displayed. Moreover, the range of the combustion temperature which can be operated efficiently is displayed as a recommended range. By constantly monitoring these pieces of information, it can be confirmed whether or not the plant is operating with high efficiency. In addition, the setting value of the combustion speed can be changed by inputting the setting value of the combustion temperature in the column 434 using the external input device 410. This changed value is reflected in the setting value 4 and the setting value 5 in FIG.
表示欄430には、計算値又は設定値が予め定めた推奨範囲に入っていれば問題ないとのメッセージを表示し、計算値又は設定値が推奨範囲から逸脱した場合は、エラーを表示する。 In the display column 430, a message indicating that there is no problem if the calculated value or the set value is within a predetermined recommended range is displayed. If the calculated value or the set value deviates from the recommended range, an error is displayed.
このように、本実施例では燃焼温度、及び燃焼速度の情報をリアルタイムでオペレータに提供し、プラント運転状態の監視業務をサポートできる。 As described above, in this embodiment, the information on the combustion temperature and the combustion speed is provided to the operator in real time, and the monitoring operation of the plant operation state can be supported.
また、本実施例では失火又は配管損傷などの危険性が低減できるため、運転の安定性と安全性が向上する。また、プラントを効率良く運転できる。 In addition, in this embodiment, the risk of misfire or piping damage can be reduced, so that the stability and safety of operation are improved. In addition, the plant can be operated efficiently.
さらには、二酸化炭素の回収に適した酸素燃焼方式のボイラプラントの信頼性が向上することにより、温暖化の原因の一つである二酸化炭素の排出量削減に貢献できる。 Furthermore, by improving the reliability of an oxyfuel boiler plant suitable for carbon dioxide recovery, it is possible to contribute to the reduction of carbon dioxide emissions, which is one of the causes of global warming.
尚、図6のプラントの動作状態を画像表示装置420に表示することとしても良い。図6の例では、給炭系燃焼速度と、バーナ1次排ガス再循環量・バーナ1次酸素流量を対比して表示している。このように、燃焼速度または燃焼温度と、排ガス再循環量または酸素の量とを対比して表示することで、オペレータに燃焼速度・温度と、排ガス再循環量・酸素の量との対応関係を把握できるように支援することができる。図6では横軸に時間をとってトレンドグラフによる表示であるが、数値表示とすることとしても良い。 Note that the operation state of the plant of FIG. 6 may be displayed on the image display device 420. In the example of FIG. 6, the coal supply combustion speed is compared with the burner primary exhaust gas recirculation amount / burner primary oxygen flow rate. In this way, by comparing the combustion rate or combustion temperature with the exhaust gas recirculation amount or the oxygen amount, the operator can know the correspondence between the combustion speed / temperature and the exhaust gas recirculation amount / oxygen amount. Can help to understand. In FIG. 6, the horizontal axis is time and the trend graph is used for display, but numerical display may be used.
また、図6の例では、給炭系燃焼速度と、バーナ1次排ガス再循環量・バーナ1次酸素流量を対比して表示する際に、PI動作開始時として時間軸を両方に共通する基準表示としている。例えば、図6では、給炭系燃焼速度の変動の収束の時間と、バーナ1次排ガス再循環量の変動の収束の時間を対比して把握することができる。このように、燃焼速度・温度と、排ガス再循環・酸素の量とを対比する際に、両方に共通する基準表示として時間軸を用いることで、時系列での両方の関連を把握することができる。 In the example of FIG. 6, when the combustion rate of the coal feed system is displayed in comparison with the burner primary exhaust gas recirculation amount / burner primary oxygen flow rate, the time axis is common to both at the time of starting PI operation. It is displayed. For example, in FIG. 6, it is possible to comprehend the convergence time of fluctuations in the coal supply combustion speed and the convergence time of fluctuations in the burner primary exhaust gas recirculation amount. In this way, when comparing the combustion rate / temperature with the exhaust gas recirculation / oxygen amount, the time axis can be used as a standard display common to both, so that both relationships in time series can be grasped. it can.
また、図6の例では、両方に共通する基準表示としてPI動作開始としているが、それに限られず、給炭系燃焼速度の変化開始時点を基準にしたり、給炭系燃焼速度の設定値を設定した時点を基準にして表示させることとしても良い。これにより、燃焼速度と燃焼温度の変化を始点とする排ガス再循環量・酸素量への影響の関係を把握することができる。 In the example of FIG. 6, the PI operation is started as the reference display common to both. However, the present invention is not limited to this, and the start point of the change in the coal feed combustion speed is set as a reference, or the set value of the coal feed combustion speed is set. It is good also as making it display on the basis of the performed time. As a result, it is possible to grasp the relationship between the exhaust gas recirculation amount and the oxygen amount starting from changes in the combustion speed and the combustion temperature.
また、図6の表示は図1の燃焼速度計算手段500,燃焼温度計算手段600,酸素流量及び排ガス再循環量決定手段700を前提として説明したが、これに限られない。燃焼速度計算手段500,燃焼温度計算手段600により算出した燃焼速度3,燃焼温度4の代わりに計測装置を設置して計測した計測値を用い、酸素流量及び排ガス再循環量決定手段700により算出した酸素流量指令値5,排ガス再循環量指令値6、またそれらに基づく操作信号7,8の代わりに計測装置を設置して計測した計測値を用いて表示することとしても良い。 Further, the display of FIG. 6 has been described on the assumption of the combustion rate calculation means 500, the combustion temperature calculation means 600, the oxygen flow rate and the exhaust gas recirculation amount determination means 700 of FIG. 1, but is not limited thereto. The oxygen flow rate and exhaust gas recirculation amount determining means 700 were calculated using measured values obtained by installing a measuring device instead of the combustion speed 3 and the combustion temperature 4 calculated by the combustion speed calculating means 500 and the combustion temperature calculating means 600. It is good also as displaying using the measured value which installed the measuring device instead of the oxygen flow rate command value 5, the exhaust gas recirculation amount command value 6, and the operation signals 7 and 8 based on them.
上述したように、空気中よりも高濃度の酸素を含む気体及び空気中よりも高濃度の二酸化炭素を含む気体を用いて、バーナとエアポートで燃料を燃焼させて蒸気を発生させるボイラと、前記二酸化炭素を含む気体としてボイラ排ガスの一部を循環排ガスとして用いるための排ガス循環手段と、前記ボイラの排ガス中の二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収手段とを備えた酸素燃焼ボイラプラントの制御装置において、前記酸素燃焼ボイラプラントの測定情報及び予め定めた計算方法に基づいて、燃料を搬送する配管、又はバーナ出口近傍における燃料の燃焼速度を計算する燃焼速度計算手段と、前記酸素燃焼ボイラプラントの測定情報及び予め定めた計算方法に基づいて、ボイラ火炉部の燃焼温度を計算する燃焼温度計算手段と、前記燃焼速度と前記燃焼温度が予め定められた設定値を満足するように、前記燃焼速度と前記燃焼温度と前記設定値と予め定めた計算方法に基づいて、前記バーナとエアポートに供給する排ガス再循環の量と酸素の量を決定する酸素流量及び排ガス再循環量決定手段を備えた制御装置により、燃焼速度及び燃焼温度が予め設定した値と一致するように、排ガス再循環流量と酸素流量を決定することができる。 As described above, using a gas containing oxygen at a higher concentration than in air and a gas containing carbon dioxide at a higher concentration than in air, a boiler that generates steam by burning fuel in a burner and an air port; In a control apparatus for an oxyfuel boiler plant comprising exhaust gas circulation means for using a part of boiler exhaust gas as gas containing carbon dioxide as circulating exhaust gas, and carbon dioxide recovery means for recovering carbon dioxide in the exhaust gas of the boiler A combustion rate calculating means for calculating a combustion rate of fuel in the vicinity of a pipe for conveying fuel or a burner outlet based on measurement information of the oxyfuel boiler plant and a predetermined calculation method, and measurement of the oxyfuel boiler plant Combustion temperature calculation means for calculating the combustion temperature of the boiler furnace section based on the information and a predetermined calculation method, and the combustion speed And the amount of exhaust gas recirculation supplied to the burner and the air port based on the combustion speed, the combustion temperature, the set value, and a predetermined calculation method so that the combustion temperature satisfies a predetermined set value. The exhaust gas recirculation flow rate and the oxygen flow rate are determined by a control device having oxygen flow rate and exhaust gas recirculation amount determination means for determining the amount of oxygen and oxygen so that the combustion speed and the combustion temperature coincide with preset values. Can do.
また、上述したように、空気中よりも高濃度の酸素を含む気体及び空気中よりも高濃度の二酸化炭素を含む気体を用いて、バーナとエアポートで燃料を燃焼させて蒸気を発生させるボイラと、前記二酸化炭素を含む気体としてボイラ排ガスの一部を循環排ガスとして用いるための排ガス循環手段と、前記ボイラの排ガス中の二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収手段とを備えた酸素燃焼ボイラプラントの制御装置の表示方法において、前記燃料の燃焼速度又は燃焼温度を記録したデータベースと、前記バーナ又は前記エアポートに供給する排ガス再循環の量又は酸素の量を記録したデータベースを備え、前記燃焼速度又は前記燃焼温度と、前記排ガス再循環の量又は前記酸素の量とを対比して表示する制御装置の表示方法により、燃焼速度・温度と、排ガス再循環・酸素の量との対応関係を把握できる。 In addition, as described above, using a gas containing oxygen at a higher concentration than in air and a gas containing carbon dioxide at a higher concentration than in air, a boiler that generates steam by burning fuel at a burner and an air port; Control of an oxyfuel boiler plant comprising exhaust gas circulation means for using a part of boiler exhaust gas as circulating exhaust gas as gas containing carbon dioxide, and carbon dioxide recovery means for recovering carbon dioxide in the exhaust gas of the boiler In the display method of the apparatus, comprising: a database that records the combustion rate or combustion temperature of the fuel; and a database that records the amount of exhaust gas recirculation or the amount of oxygen supplied to the burner or the air port, the combustion rate or the combustion By the display method of the control device that displays the temperature and the amount of exhaust gas recirculation or the amount of oxygen in contrast, And degree, the relationship between the amount of exhaust gas recirculation, the oxygen can be grasped.
次に本発明の第二の実施形態について図8を用いて説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図1と異なる点は、制御装置400に燃料流量予測手段900を搭載したことにある。 The difference from FIG. 1 is that a fuel flow rate predicting means 900 is mounted on the control device 400.
ボイラに供給する燃料流量は、蒸気温度や発電出力を維持するために制御されている。そのため、発電出力を変化させる時等、燃料流量が変化する場合がある。燃料流量が変化すると、燃焼速度や燃焼温度も変化する。この変化に追従して、燃焼速度、及び燃焼温度を維持するには酸素流量を変化させる必要がある。しかし、酸素製造装置360の動作には無駄時間や遅れ時間が存在するため、即座に酸素流量を大きく変化できない場合がある。この課題を解決するため、本発明の第二の実施形態の制御装置は、燃料流量の変化を予測し、その予測結果に基づいて先行的に酸素流量を制御する。これにより、燃料流量が変化した場合でも、燃焼速度や燃焼温度をその設定値に維持することが可能となる。このような制御を実現するため、本発明の制御装置には燃料流量予測手段900が搭載されている。燃料流量予測手段900が出力した燃料流量予測値5は、燃焼速度計算手段500,燃焼温度計算手段600に入力する。燃焼速度計算手段500,燃焼温度計算手段600では、燃料流量予測値に基づいて燃焼速度と燃焼温度の予測値を出力する。 The fuel flow rate supplied to the boiler is controlled to maintain the steam temperature and the power generation output. Therefore, the fuel flow rate may change when the power generation output is changed. When the fuel flow rate changes, the combustion speed and the combustion temperature also change. Following this change, it is necessary to change the oxygen flow rate in order to maintain the combustion speed and the combustion temperature. However, since there is a dead time or a delay time in the operation of the oxygen production apparatus 360, the oxygen flow rate may not be changed greatly immediately. In order to solve this problem, the control device according to the second embodiment of the present invention predicts a change in the fuel flow rate, and controls the oxygen flow rate in advance based on the prediction result. Thereby, even when the fuel flow rate is changed, the combustion speed and the combustion temperature can be maintained at the set values. In order to realize such control, a fuel flow rate predicting means 900 is mounted on the control device of the present invention. The predicted fuel flow value 5 output from the fuel flow prediction unit 900 is input to the combustion rate calculation unit 500 and the combustion temperature calculation unit 600. Combustion rate calculation means 500 and combustion temperature calculation means 600 output predicted values of combustion speed and combustion temperature based on the predicted fuel flow rate.
図9(a)は、燃料流量予測手段900の実施例を説明する図面である。燃料流量予測手段900は、ボイラの特性を模擬するボイラモデル910と、制御動作を模擬する制御モデル920を組み合わせて構築する。制御モデル920は、燃料流量などの操作条件930をボイラモデル910に出力する。ボイラモデル910は、操作条件930に基づいて蒸気温度,発電出力を計算し、計算結果940を制御モデル920に出力する。ボイラモデル910と制御モデル920を動作させることで、蒸気温度,発電出力を制御する燃料流量が、将来どのような値になるかを予測できる。また、計測情報1は、ボイラモデル910の調整や、計算の初期条件の作成に用いる。 FIG. 9A is a drawing for explaining an embodiment of the fuel flow rate predicting means 900. The fuel flow rate predicting means 900 is constructed by combining a boiler model 910 that simulates the characteristics of the boiler and a control model 920 that simulates the control operation. The control model 920 outputs an operation condition 930 such as a fuel flow rate to the boiler model 910. The boiler model 910 calculates the steam temperature and the power generation output based on the operation condition 930 and outputs the calculation result 940 to the control model 920. By operating the boiler model 910 and the control model 920, it is possible to predict what value the fuel flow rate for controlling the steam temperature and the power generation output will be in the future. The measurement information 1 is used for adjusting the boiler model 910 and creating initial conditions for calculation.
図9(b)は、酸素流量及び排ガス再循環流量決定手段700の実施例を説明する図である。図9(b)には、AAP酸素流量を制御するロジックのみを記載している。図5のAAP酸素流量を制御するロジックとの違いは、先行制御ブロック740が追加されている点である。先行制御ブロック740では、燃料流量の予測値を基に計算した火炉上部燃焼温度予測値が、その設定値と一致するように、AAP酸素流量を先行して制御する。他の流量を制御するロジックにも、先行制御ブロックが追加される。これにより、酸素製造装置360の無駄時間,遅れ時間を考慮した制御が可能となり、燃焼温度が目標値から逸脱することを抑制する。 FIG. 9B is a diagram for explaining an embodiment of the oxygen flow rate and exhaust gas recirculation flow rate determining means 700. FIG. 9B shows only the logic for controlling the AAP oxygen flow rate. The difference from the logic for controlling the AAP oxygen flow in FIG. 5 is that a preceding control block 740 is added. In the advance control block 740, the AAP oxygen flow rate is controlled in advance so that the predicted upper furnace combustion temperature value calculated based on the predicted fuel flow rate matches the set value. A preceding control block is also added to the logic that controls other flow rates. As a result, the oxygen production apparatus 360 can be controlled in consideration of dead time and delay time, and the combustion temperature is prevented from deviating from the target value.
また、本実施例では燃料流量,燃焼速度,燃焼温度の予測値を、画像表示装置420に表示することも可能である。 In this embodiment, predicted values of the fuel flow rate, the combustion speed, and the combustion temperature can be displayed on the image display device 420.
次に、図10を用いて、本発明の第二の実施形態における制御装置を動作させた結果を説明する。本実施例では、火炉上部燃焼温度の制御について説明する。 Next, the result of operating the control device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, control of the furnace upper combustion temperature will be described.
先に述べたように、蒸気温度や発電出力を維持するため燃料流量は変化する。燃料流量予測手段900を用いずに制御すると、酸素流量の追従が遅れるため、燃焼温度が大きく変化する。 As described above, the fuel flow rate changes in order to maintain the steam temperature and the power generation output. When the control is performed without using the fuel flow rate predicting means 900, the follow-up of the oxygen flow rate is delayed, so that the combustion temperature changes greatly.
一方、燃料流量予測手段900を用いて燃料流量の将来値を予測し、それに合わせて酸素流量を制御することで、燃焼温度が変化することを抑制できる。図を用いての説明は省略するが、本実施例と同様に、燃焼速度の変化を抑制することが可能となる。 On the other hand, by predicting the future value of the fuel flow rate using the fuel flow rate predicting means 900 and controlling the oxygen flow rate accordingly, the change in the combustion temperature can be suppressed. Although the description with reference to the drawings is omitted, it is possible to suppress the change in the combustion speed as in the present embodiment.
上述したように、ボイラの特性を模擬するボイラモデルとボイラへの制御動作を模擬する制御モデルに基づいて燃料流量の将来値を予測する燃料流量予測手段を有し、燃焼速度計算手段又は燃焼温度計算手段は、燃料流量の将来値に基づいて、燃焼速度又は燃焼温度の予測値を出力し、酸素流量及び排ガス再循環量決定手段は、燃焼速度の予測値又は燃料流量の予測値に基づいて先行制御により酸素流量及び排ガス再循環量を決定する制御装置により、燃料流量が変化した場合でも、燃焼速度や燃焼温度をその設定値に維持することができる。 As described above, it has a fuel flow rate predicting means for predicting a future value of the fuel flow rate based on a boiler model for simulating the characteristics of the boiler and a control model for simulating the control operation to the boiler. The calculating means outputs a predicted value of the combustion rate or combustion temperature based on the future value of the fuel flow rate, and the oxygen flow rate and exhaust gas recirculation amount determining means is based on the predicted value of the combustion rate or the predicted value of the fuel flow rate. Even when the fuel flow rate is changed by the control device that determines the oxygen flow rate and the exhaust gas recirculation amount by the advance control, the combustion speed and the combustion temperature can be maintained at the set values.
以上述べたように、本発明の各実施例の制御装置を用いることで燃焼速度、及び燃焼温度を所望の値(設定値)に制御できるため、失火や配管損傷などの危険性が低減できる。その結果、運転の安定性と安全性が向上する。また、プラントを効率良く運転することも可能となる。さらには、燃焼速度、及び燃焼温度を監視しながら酸素燃焼ボイラを運転することできる。 As described above, since the combustion speed and the combustion temperature can be controlled to desired values (set values) by using the control device according to each embodiment of the present invention, the risk of misfire, pipe damage, and the like can be reduced. As a result, driving stability and safety are improved. In addition, the plant can be operated efficiently. Furthermore, the oxyfuel boiler can be operated while monitoring the combustion speed and the combustion temperature.
ところで、昨今の地球温暖化の進行は深刻な事態となりつつあり、二酸化炭素に代表される温室効果ガスの排出量削減が強く求められている。燃料を燃やした熱で蒸気を作り発電する火力発電所は、他の発電方式に比べて二酸化炭素の排出量が多いことが指摘されている。一方で世界の電力需要は引き続き増加傾向を示しており、電力安定供給の観点からは火力発電は電源設備として重要な役割を果たしていることも事実である。 By the way, the recent progress of global warming is becoming a serious situation, and there is a strong demand for reduction of greenhouse gas emissions such as carbon dioxide. It has been pointed out that thermal power plants that generate electricity by generating steam from the heat of burning fuel emit more carbon dioxide than other power generation methods. On the other hand, global power demand continues to show an increasing trend, and it is also true that thermal power generation plays an important role as a power supply facility from the viewpoint of stable power supply.
本発明の各実施例により、安全かつ安定に運転できるようになるため、酸素燃焼ボイラシステムの最大のメリットである二酸化炭素排出量の大幅な削減が期待できる火力発電システムとなり、電力の安定供給と環境保全を両立することができるようになる。 According to each embodiment of the present invention, since it becomes possible to operate safely and stably, it becomes a thermal power generation system that can be expected to greatly reduce carbon dioxide emissions, which is the greatest merit of the oxyfuel boiler system, It becomes possible to achieve both environmental conservation.
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. In addition, a part of the configuration of a certain embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of a certain embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
また、上記の各構成,機能,処理部,処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成,機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム,テーブル,ファイル,測定情報,算出情報等の情報は、メモリや、ハードディスク,SSD(Solid State Drive)等の記録装置、または、ICカード,SDカード,DVD等の記録媒体に置くことができる。よって、各処理,各構成は処理ユニットやプログラムモジュールとして各機能を実現可能である。 Each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit. Further, each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by the processor. Information such as programs, tables, files, measurement information, and calculation information for realizing each function is stored in a recording device such as a memory, a hard disk, or an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD. Can be put in. Therefore, each process and each configuration can realize each function as a processing unit or a program module.
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。 Further, the control lines and information lines indicate what is considered necessary for the explanation, and not all the control lines and information lines on the product are necessarily shown. Actually, it may be considered that almost all the components are connected to each other.
本発明は、二酸化炭素排出量の大幅な削減が期待できる酸素燃焼ボイラシステムに利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for an oxyfuel boiler system that can be expected to significantly reduce carbon dioxide emissions.
1 計測情報
2 外部入力信号
3 燃焼速度
4 燃焼温度
5 酸素流量指令値
6 排ガス再循環量指令値
7,8 操作信号
100 酸素燃焼ボイラプラント
200 ボイラ
210 バーナ
211 酸素流量調節弁
213 排ガス再循環量調節弁
220 アフタエアポート
230 水壁
240 2次過熱器
250 3次過熱器
251 主蒸気
254 蒸気加減弁
260 4次過熱器
280 1次過熱器
290 節炭器
300 蒸気タービン
310 復水器
320 給水ポンプ
330 ガス予熱器
340 排ガス処理装置
350 CO2回収装置
351 窒素・酸素主体ガス
360 酸素製造装置
361 窒素主体ガス
362 高純度の酸素ガス
363 空気
370 煙突
380 排ガス
390 循環排ガス
391 循環排ガス流量調整弁
395 気体混合部
397 石炭粉砕機
398 石炭
399 燃料供給量調整弁
400 制御装置
410 外部入力装置
411 キーボード
412 マウス
420 画像表示装置
500 燃焼速度計算手段
600 燃焼温度計算手段
700 酸素流量及び排ガス再循環量決定手段
800 酸素流量調節弁制御手段
810 排ガス再循環量調節弁制御手段
900 燃料流量予測手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Measurement information 2 External input signal 3 Combustion speed 4 Combustion temperature 5 Oxygen flow command value 6 Exhaust gas recirculation command value 7, 8 Operation signal 100 Oxyfuel boiler plant 200 Boiler 210 Burner 211 Oxygen flow control valve 213 Exhaust gas recirculation control Valve 220 After-air port 230 Water wall 240 Secondary superheater 250 Third superheater 251 Main steam 254 Steam control valve 260 Fourth superheater 280 Primary superheater 290 Carbon-saving device 300 Steam turbine 310 Condenser 320 Water feed pump 330 Gas Preheater 340 Exhaust gas treatment device 350 CO 2 recovery device 351 Nitrogen / oxygen main gas 360 Oxygen production device 361 Nitrogen main gas 362 High purity oxygen gas 363 Air 370 Chimney 380 Exhaust gas 390 Circulating exhaust gas 391 Circulating exhaust gas flow rate adjustment valve 395 Gas mixing section 397 Coal crusher 398 Coal 399 Fuel Supply amount adjustment valve 400 Control device 410 External input device 411 Keyboard 412 Mouse 420 Image display device 500 Combustion speed calculation means 600 Combustion temperature calculation means 700 Oxygen flow rate and exhaust gas recirculation amount determination means 800 Oxygen flow rate control valve control means 810 Exhaust gas recirculation Quantity control valve control means 900 Fuel flow rate prediction means
Claims (12)
前記酸素燃焼ボイラプラントの測定情報及び予め定めた計算方法に基づいて、燃料を搬送する配管、又はバーナ出口近傍における燃料の燃焼速度を計算する燃焼速度計算手段と、
前記酸素燃焼ボイラプラントの測定情報及び予め定めた計算方法に基づいて、ボイラ火炉部の燃焼温度を計算する燃焼温度計算手段と、
前記燃焼速度と前記燃焼温度が予め定められた設定値を満足するように、前記燃焼速度と前記燃焼温度と前記設定値と予め定めた計算方法に基づいて、前記バーナとエアポートに供給する排ガス再循環の量と酸素の量を決定する酸素流量及び排ガス再循環量決定手段を備えたことを特徴とする酸素燃焼ボイラプラントの制御装置。 Using a gas containing oxygen at a higher concentration than in air and a gas containing carbon dioxide at a higher concentration than in air, a boiler that generates fuel by burning fuel at a burner and an air port, and a gas containing the carbon dioxide As an exhaust gas circulation means for using a part of boiler exhaust gas as circulating exhaust gas, and a carbon dioxide recovery means for recovering carbon dioxide in the exhaust gas of the boiler, a control device for an oxyfuel boiler plant,
Based on the measurement information of the oxyfuel boiler plant and a predetermined calculation method, combustion speed calculation means for calculating the fuel combustion speed in the vicinity of the pipe for conveying the fuel or the burner outlet,
Combustion temperature calculation means for calculating the combustion temperature of the boiler furnace section based on the measurement information of the oxyfuel boiler plant and a predetermined calculation method;
Based on the combustion speed, the combustion temperature, the set value, and a predetermined calculation method, the exhaust gas supplied to the burner and the air port is reconstituted so that the combustion speed and the combustion temperature satisfy a predetermined set value. An oxygen combustion boiler plant control apparatus comprising oxygen flow rate and exhaust gas recirculation amount determination means for determining the amount of circulation and the amount of oxygen.
前記燃焼速度計算手段と燃焼温度計算手段は、
燃料の特徴を示す燃料情報と、気体の特徴を示す気体情報と、プラントの特徴を示す設計情報に基づいて、燃焼速度と燃焼温度を計算するモデルで構成されることを特徴とする酸素燃焼ボイラプラントの制御装置。 In the control apparatus of the oxyfuel boiler plant according to claim 1,
The combustion rate calculation means and the combustion temperature calculation means are:
An oxyfuel boiler characterized by comprising a model for calculating combustion speed and combustion temperature based on fuel information indicating fuel characteristics, gas information indicating gas characteristics, and design information indicating plant characteristics Plant control device.
前記酸素流量及び排ガス再循環量決定手段には、
燃料を搬送する配管の燃焼速度がその設定値と一致するように燃料の搬送に用いる気体の排ガス再循環量を決定する処理ユニットと、バーナ出口近傍における燃焼速度がその設定値と一致するようにバーナに供給する燃焼調整用の気体の排ガス再循環量を決定する処理ユニットと、ボイラ入口酸素平均濃度がその設定値と一致するように決定した排ガス再循環量の総量から、燃料の搬送とバーナの燃焼調整用に用いる排ガス再循環量の総量を減じることでエアポートに供給する気体の排ガス再循環量を決定する処理ユニットと、
火炉上部の燃焼温度がその設定値と一致するようにエアポートに供給する気体の酸素流量を決定する処理ユニットと、火炉下部の燃焼温度がその設定値と一致するようにバーナに供給する燃焼調整用の気体の酸素流量を決定する処理ユニットと、ボイラ出口酸素平均濃度がその設定値と一致するように決定した酸素流量の総量から、エアポートと燃焼調整用の気体に供給する酸素流量の総量を減じることで、燃料の搬送に用いる気体の酸素流量を決定する処理ユニットを備えたことを特徴とした酸素燃焼ボイラプラントの制御装置。 In the control apparatus of the oxyfuel boiler plant according to claim 1,
In the oxygen flow rate and exhaust gas recirculation amount determining means,
A processing unit that determines the exhaust gas recirculation amount of the gas used for fuel transfer so that the combustion speed of the piping that transports the fuel matches the set value, and the combustion speed in the vicinity of the burner outlet matches the set value. From the processing unit that determines the exhaust gas recirculation amount of the gas for combustion adjustment supplied to the burner, and the total amount of exhaust gas recirculation amount determined so that the boiler inlet oxygen average concentration matches the set value, the fuel transfer and burner A processing unit for determining the exhaust gas recirculation amount of gas supplied to the air port by reducing the total amount of exhaust gas recirculation amount used for combustion adjustment of
A processing unit that determines the oxygen flow rate of the gas supplied to the air port so that the combustion temperature at the upper part of the furnace matches the set value, and for combustion adjustment that supplies the burner so that the combustion temperature at the lower part of the furnace matches the set value The total amount of oxygen flow supplied to the air port and combustion adjustment gas is subtracted from the total amount of oxygen flow determined so that the average oxygen concentration at the boiler outlet matches the set value. Thus, a control device for an oxyfuel boiler plant comprising a processing unit for determining an oxygen flow rate of a gas used for transporting fuel.
前記燃焼速度計算手段と前記燃焼温度計算手段で計算した結果と、燃焼速度と燃焼温度の設定値と、燃焼速度と燃焼温度の推奨範囲を同一画面上に表示する画像表示装置
を備えたことを特徴とした酸素燃焼ボイラプラントの制御装置。 In the control apparatus of the oxyfuel boiler plant according to claim 1,
An image display device for displaying the results calculated by the combustion speed calculation means and the combustion temperature calculation means, the set values of the combustion speed and the combustion temperature, and the recommended ranges of the combustion speed and the combustion temperature on the same screen; A control device for an oxyfuel boiler plant.
前記ボイラの特性を模擬するボイラモデルと前記ボイラへの制御動作を模擬する制御モデルに基づいて燃料流量の将来値を予測する燃料流量予測手段を有し、前記燃焼速度計算手段又は前記燃焼温度計算手段は、前記燃料流量の将来値に基づいて、燃焼速度又は燃焼温度の予測値を出力し、前記酸素流量及び排ガス再循環量決定手段は、前記燃焼速度の予測値又は燃料流量の予測値に基づいて先行制御により酸素流量及び排ガス再循環量を決定する
ことを特徴とする酸素燃焼ボイラプラントの制御装置。 In claim 1,
A fuel flow rate predicting means for predicting a future value of the fuel flow rate based on a boiler model for simulating the characteristics of the boiler and a control model for simulating a control operation to the boiler, the combustion speed calculating means or the combustion temperature calculating The means outputs a predicted value of the combustion rate or combustion temperature based on the future value of the fuel flow rate, and the oxygen flow rate and exhaust gas recirculation amount determining means outputs the predicted value of the combustion rate or the predicted value of the fuel flow rate. Based on the previous control, oxygen flow rate and exhaust gas recirculation amount are determined.
A control device for an oxyfuel boiler plant, characterized by that.
前記制御装置が、
前記酸素燃焼ボイラプラントの測定情報及び予め定めた計算方法に基づいて、燃料を搬送する配管、又はバーナ出口近傍における燃料の燃焼速度と、ボイラ火炉部の燃焼温度を計算し、
前記燃焼速度と前記燃焼温度が予め定められた設定値を満足するように、前記燃焼速度と前記燃焼温度と前記設定値と予め定めた計算方法に基づいて、前記バーナとエアポートに供給する排ガス再循環の量と酸素の量を決定する
ことを特徴とする酸素燃焼ボイラプラントの制御方法。 Using a gas containing oxygen at a higher concentration than in air and a gas containing carbon dioxide at a higher concentration than in air, a boiler that generates fuel by burning fuel at a burner and an air port, and a gas containing the carbon dioxide In the control method of the control device of the oxyfuel boiler plant comprising exhaust gas circulation means for using a part of boiler exhaust gas as circulating exhaust gas, and carbon dioxide recovery means for recovering carbon dioxide in the exhaust gas of the boiler,
The control device is
Based on the measurement information of the oxyfuel boiler plant and a predetermined calculation method, calculate the combustion speed of the fuel in the piping for conveying the fuel, or the vicinity of the burner outlet, and the combustion temperature of the boiler furnace section,
Based on the combustion speed, the combustion temperature, the set value, and a predetermined calculation method, the exhaust gas supplied to the burner and the air port is reconstituted so that the combustion speed and the combustion temperature satisfy a predetermined set value. Determine the amount of circulation and the amount of oxygen
A control method for an oxyfuel boiler plant, characterized in that:
燃料の特徴を示す燃料情報と、気体の特徴を示す気体情報と、プラントの特徴を示す設計情報に基づいて、燃焼速度と燃焼温度を計算する
ことを特徴とする酸素燃焼ボイラプラントの制御方法。 In the control method of the oxyfuel boiler plant according to claim 6,
A control method for an oxyfuel boiler plant, characterized in that a combustion rate and a combustion temperature are calculated based on fuel information indicating fuel characteristics, gas information indicating gas characteristics, and design information indicating plant characteristics.
燃料を搬送する配管の燃焼速度がその設定値と一致するように燃料の搬送に用いる気体の排ガス再循環量を決定し、バーナ出口近傍における燃焼速度がその設定値と一致するようにバーナに供給する燃焼調整用の気体の排ガス再循環量を決定し、ボイラ入口酸素平均濃度がその設定値と一致するように決定した排ガス再循環量の総量から、燃料の搬送とバーナの燃焼調整用に用いる排ガス再循環量の総量を減じることでエアポートに供給する気体の排ガス再循環量を決定し、
火炉上部の燃焼温度がその設定値と一致するようにエアポートに供給する気体の酸素流量を決定し、火炉下部の燃焼温度がその設定値と一致するようにバーナに供給する燃焼調整用の気体の酸素流量を決定し、ボイラ出口酸素平均濃度がその設定値と一致するように決定した酸素流量の総量から、エアポートと燃焼調整用の気体に供給する酸素流量の総量を減じることで、燃料の搬送に用いる気体の酸素流量を決定する
ことを特徴とした酸素燃焼ボイラプラントの制御方法。 In the control method of the oxyfuel boiler plant according to claim 6,
The exhaust gas recirculation amount of gas used for fuel transfer is determined so that the combustion speed of the piping that transports the fuel matches the set value, and supplied to the burner so that the combustion speed near the burner outlet matches the set value The exhaust gas recirculation amount of the combustion adjustment gas to be used is determined and used for fuel transfer and burner combustion adjustment from the total amount of exhaust gas recirculation amount determined so that the boiler inlet oxygen average concentration matches the set value By reducing the total amount of exhaust gas recirculation, the exhaust gas recirculation amount of the gas supplied to the air port is determined.
The oxygen flow rate of the gas supplied to the air port is determined so that the combustion temperature at the upper part of the furnace matches the set value, and the combustion adjustment gas supplied to the burner is set so that the combustion temperature at the lower part of the furnace matches the set value. By determining the oxygen flow rate and subtracting the total oxygen flow rate supplied to the airport and combustion adjustment gas from the total oxygen flow rate determined so that the boiler outlet oxygen average concentration matches the set value, fuel transfer A control method for an oxyfuel boiler plant, characterized by determining an oxygen flow rate of a gas used for the operation.
前記制御装置が、
前記ボイラの特性を模擬するボイラモデルと前記ボイラへの制御動作を模擬する制御モデルに基づいて燃料流量の将来値を計算し、
前記燃料流量の将来値に基づいて、前記燃焼速度又は前記燃焼温度の予測値を出力し、
前記燃焼速度の予測値又は燃料流量の予測値に基づいて先行制御により酸素の量又は排ガス再循環の量を決定する
ことを特徴とする酸素燃焼ボイラプラントの制御方法。 In claim 6,
The control device is
Calculate a future value of the fuel flow rate based on a boiler model that simulates the characteristics of the boiler and a control model that simulates a control operation to the boiler,
Based on the future value of the fuel flow rate, the predicted value of the combustion speed or the combustion temperature is output,
The amount of oxygen or the amount of exhaust gas recirculation is determined by prior control based on the predicted value of the combustion rate or the predicted value of the fuel flow rate.
A control method for an oxyfuel boiler plant, characterized in that:
前記燃料の燃焼速度又は燃焼温度を記録したデータベースと、
前記バーナ又は前記エアポートに供給する排ガス再循環の量又は酸素の量を記録したデータベースを備え、
前記燃焼速度又は前記燃焼温度と、前記排ガス再循環の量又は前記酸素の量とを対比して表示する制御装置の表示方法。 Using a gas containing oxygen at a higher concentration than in air and a gas containing carbon dioxide at a higher concentration than in air, a boiler that generates fuel by burning fuel at a burner and an air port, and a gas containing the carbon dioxide In the display method of the control device of the oxyfuel boiler plant comprising exhaust gas circulating means for using a part of boiler exhaust gas as circulating exhaust gas, and carbon dioxide recovery means for recovering carbon dioxide in the exhaust gas of the boiler,
A database recording the combustion rate or temperature of the fuel;
A database recording the amount of exhaust gas recirculation or oxygen supplied to the burner or the air port;
The display method of the control apparatus which compares and displays the said combustion speed or the said combustion temperature, and the quantity of the said waste gas recirculation, or the quantity of the said oxygen.
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